腐殖酸鍵合硅膠固相萃取-氣相色譜法快速測定玉米油中擬除蟲菊酯類農藥殘留

鄭 丹 夏珍珍 彭西甜* 夏 虹 謝光輝

(1.湖北省農業科學院 農業質量標準與檢測技術研究所,武漢 430064;2.農業農村部 農產品質量安全風險評估實驗室(武漢)，武漢 430064；3.中國農業大學 農學院，北京 100193)

玉米油是由玉米胚芽加工制得的植物油，又稱玉米胚芽油或粟米油，是一種高品質的營養健康植物油[1]。精煉的玉米油由于含有超過80%的不飽和脂肪酸和天然維生素A、E、D以及植物甾醇、磷脂等成分，長期食用可預防動脈硬化和冠心病，世界衛生組織將玉米油列為三大最健康的食用油品種之一[1-2]。加上其資源和價格優勢，目前，我國玉米油的年均銷量增速遠高于其他食用油，隨著銷量的增加其質量安全也引發消費者和政府的廣泛關注[1,3-4]。

擬除蟲菊酯類農藥是繼有機磷、有機氯和氨基甲酸酯類農藥后模擬除蟲菊素合成的一類殺蟲劑，具有廣譜、高效、低毒和低殘留等特點，在我國應用非常廣泛。據報道，擬除蟲菊酯類農藥已成為我國出口農產品中殘留超標檢出率最高的三類農藥之一[4-5]。該類農藥疏水性高，殘留在油料作物中的菊酯類農藥在加工過程中極易污染食用油產品[6]。因此，建立食用油中擬除蟲菊酯類農藥的快速分析方法，具有重要的現實意義。

食用油基質復雜，在質譜分析前必須除去其中高含量的油脂、色素、不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸等成分[6-9]，同時，菊酯類農藥脂溶性較大，油水分配系數高，采用QuECHERS方法提取食用油中該類農藥時，回收率偏低[10-13]。我國現有的植物油中農藥殘留檢測的前處理方法，通常先采用液-液萃取再固相萃取(Solid phase extraction, SPE)的方法，操作步驟繁瑣，有機溶劑用量較大[8-11,14]。國外對植物油中農藥殘留檢測的研究較多，主要集中在樣品的凈化方法上[12-17]。SPE是目前較為常用的固態吸附劑凈化液體樣品的前處理方法，然而傳統的C18、硅膠和弗羅里硅土等SPE吸附劑選擇性差，因此開發選擇性好、萃取效率高的菊酯類固相萃取吸附劑非常重要[8,18-19]。腐殖酸是動植物殘體通過生物、非生物降解和縮合等各種作用形成的天然有機質，其分子內含有多種功能基團，與有機分子可發生多種相互作用，如金屬螯合、電荷轉移、偶極-偶極、離子交換、氫鍵以及疏水作用，是一種很好的吸附劑配體[20-22]。通過適當改性后制得的腐殖酸類新型吸附劑，被廣泛應用于水處理、重金屬吸附和有機污染物治理上[23]，然而利用改性的腐殖酸進行玉米油中的農藥殘留測定鮮有報道，本研究采用腐殖酸鍵合硅膠作為固相萃取的吸附劑，通過對玉米油中7種常見擬除蟲菊酯類農藥的測定條件進行優化，旨在建立食用玉米油中常見擬除蟲菊酯類農藥殘留的簡便快捷、準確高效和成本低廉的檢測方法，以期為建立食用油產品質量安全監管提供更便捷、可靠的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器

美國安捷公司生產的6890N氣相色譜儀，帶μECD檢測器和自動進樣器。德國艾卡集團生產的IKA MS3旋渦混勻器。美國Organomation公司生產OA-HEAT 5085氮吹儀。美國Supelco公司生產固相萃取裝置Supelco Visiprep 24TMDL。

1.2 試劑與材料

乙腈、正己烷：色譜純，美國 J.T.Bake 公司；200～300目層析硅膠(青島海洋化工廠)；腐殖酸(中國國藥集團)。試驗用水符合GB/T 6682—2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》[24]一級水要求，乙腈有色譜純和分析純2種試劑，其他試劑均為分析純。農藥氯氟氰菊酯、氟胺氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氟氰戊菊酯、氯氰菊酯各標準品的質量濃度均為1 000 mg/L，購自農業農村部環境保護科研監測所。腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱(6 mL，500 mg)的制備見參考文獻[20]。試驗用到的玉米油購自市場，冷藏備用。

1.3 標準溶液的配制

混合標準工作液的配制：將7種擬除蟲菊酯類農藥標準品(1 000 mg/L)用正己烷分別配制成100 mg/L 的單標儲備液，于-18 ℃低溫避光保存。分別移取上述 7種農藥單標儲備液1 mL，置于10 mL 容量瓶中，用正己烷定容至刻度，配制成 10 mg/L 的標準混合使用液。使用時用正己烷逐級配制成所需的標準混合工作液，現用現配。

1.4 樣品前處理

取0.5 g勻質植物油樣品于10 mL離心管中，加入3 mL正己烷，渦旋振蕩2 min，待凈化。腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱用5 mL正己烷活化，隨后加入以上樣品溶液，以2 mL/min流過固相萃取柱后，采用5 mL正己烷清洗，最后用8 mL丙酮解吸，將解吸溶液轉移到10 mL離心管中，在50 ℃條件下氮氣濃縮吹干，1.0 mL正己烷復溶，待GC-ECD測定。

1.5 氣相色譜條件

色譜柱：DB-1毛細管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；進樣口溫度：230 ℃；程序升溫：初始溫度160 ℃，20 ℃/min升至280 ℃，保持15 min；檢測器溫度：320 ℃；載氣：氮氣，流速 0.9 mL/min；不分流進樣，進樣體積：1.0 μL。

2 結果與分析

2.1 材料用量的優化

由圖1可知，填料量在200～500 mg時，7種擬除蟲菊酯類農藥的回收率均呈現上升趨勢；填料量≥500 mg 時，回收率趨于穩定，各農藥的回收率均>80%。這是由于材料用量的增多，更多的腐殖酸吸附位點能夠與目標物相互作用，提高了分析物的萃取效率，而當吸附劑用量≥500 mg時，達到吸附平衡。因此，綜合考慮材料用量成本和回收率，選擇500 mg腐殖酸鍵合硅膠填充固相萃取柱。

圖1 應用不同填料用量的農藥回收率

2.2 上樣溶劑的優化

食用油粘度較大，在固相萃取前采用適合的溶劑進行稀釋，以此提高分析物的傳質和固相萃取的流速非常必要。本研究選取正己烷和乙酸乙酯作為上樣溶劑，比較了7種擬除蟲菊酯類農藥的回收率。由表1 可知，以正己烷為提取溶劑時，7種擬除蟲菊酯的回收率均在88.6%～99.5%，而采用乙酸乙酯時，回收率均<20%。這可能是由于擬除蟲菊酯類農藥與腐殖酸硅膠之間存在極性相互作用和電荷轉移作用，采用極性較大的溶劑時破壞了這種相互作用，因此選擇正己烷作為提取溶劑更合適。

表1 應用不同上樣溶劑的農藥回收率

2.3 解吸溶劑的優化

由圖2可知，不同的解吸液對7種擬除蟲菊酯農藥的回收率有一定的影響。氰戊菊酯除在丙酮解吸中的回收率為89.2%，其余3種解吸液處理后均<70%，而氯氟氰菊酯由甲醇解吸后的回收率僅為58.6%。丙酮是一種溶解能力很強的溶劑，能夠很好地破壞擬除蟲菊酯類農藥與吸附劑之間的疏水和 π-π 作用力，將其作為解吸溶劑時，7種擬除蟲菊酯類農藥的回收率均>88.6%。同時，丙酮的沸點較低，易于下一步的濃縮，因此選擇丙酮作為解吸溶劑。

圖2 應用不同解吸液的農藥回收率

綜上所述，優化好的萃取條件如下：選擇500 mg材料用量，正己烷作為上樣溶液，8 mL丙酮解吸。由圖3可知，經腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱凈化后，色譜圖中基質干擾很少，能夠很好地滿足玉米油中菊酯類農藥殘留的檢測。

1,氯氟氰菊酯；2，氟氯氰菊酯；3，氟氰戊菊酯；4，氯氰菊酯；5，氰戊菊酯；6，氟胺氰菊酯；7，溴氰菊酯。

2.4 線性方程、最低檢出限和基質效應

以標準溶液的峰面積(Y)為縱坐標，質量濃度(X，μg/mL)為橫坐標分別繪制正己烷溶劑標準曲線和玉米油空白基質標準曲線。以接近檢出限濃度的樣品計算方法中的農藥檢出限(MDLs)，以10倍信噪比時可以檢測到的化合物質量濃度作為農藥的定量限(MQLs)。采用基質效應評價樣品基質對定量分析的影響，基質效應按照如下公式計算[25]：

基質效應(Matrix effect)=[(基質匹配校準曲線的斜率/溶劑校準曲線的斜率)-1]×100%

由表2可知，正己烷溶劑標曲和玉米油基質標曲中，7種擬除蟲菊酯類農藥在0.01～0.60 mg/L質量濃度范圍內呈線性關系，R2>0.991 2。在玉米油基質中，7種擬除蟲菊酯類農藥的基質效應均在-20%～20%，表現為弱基質效應，表明經過固相萃取凈化后，樣品基質對菊酯類農藥檢測的影響很小。因此，本研究我們采用溶劑校準曲線。7種擬除蟲菊酯類農藥的最低檢出限在0.001～0.005 mg/kg，低于植物油中的最大殘留限量(0.01～0.20 mg/kg)。方法定量限為0.003～0.014 mg/kg，顯示出較高的靈敏度。

表2 不同農藥在正己烷溶劑與玉米油基質匹配液中的校準曲線、相關系數、檢出限、定量限和基質效應

2.5 回收率和精確度

如表3所示，7種擬除蟲菊酯類農藥回收率在84.9%～102.2%，相對標準偏差≤4.7%，表現出較好的準確度和精密度，可滿足日常分析的要求。

表3 7種擬除蟲菊酯類農藥回收率

2.6 固相萃取小柱的重復利用

由圖4可知，腐殖酸鍵合硅膠小柱在反復使用到第7次時，7種擬除蟲菊酯類農藥的回收率仍在78.01%～100.41%。在反復使用到第8次時，除氟氯氰菊酯的回收率為92.46%、氰戊菊酯的回收率為75.76%外，其余5種的回收率均下降到50.48%～69.69%。反復使用到第9、10和11次后，7種擬除蟲菊酯農藥的回收率低均≤70%。綜上，在保證回收率的情況下，腐殖酸鍵合硅膠小柱可以重復使用7次，表現出較好的可重復使用性。

圖4 SPE固相萃取小柱重復使用條件下7種擬除蟲菊酯類農藥的回收率

2.7 實際樣品的篩查與驗證

將本方法應用到市售的20個隨機購買的玉米油樣品的菊酯類農藥測定。其中1個樣品檢出氯氟氰菊酯，檢出濃度為0.011 mg/kg。由圖5可知，經GC-MS/MS確認，該樣品中含有氯氟氰菊酯。GB2763—2019《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》[26]中規定，食用油中氯氟氰菊酯的最大殘留限量為0.02 mg/kg，該樣品中農藥殘留并未超出相應標準。

圖5 氯氟氰菊酯標樣(a)和陽性玉米油樣品(b)的 MRM色譜圖

3 討 論

食用油和一般食品基質差異較大，含有大量油脂和脂肪酸類物質，且由于農藥大多數是脂溶性的，因此在食用油的農藥殘留檢測中，研究主要集中在如何有效地去除脂肪、色素及其他高分子量的干擾物質上[6-9,27-28]。目前常用的食用油中農藥殘留檢測方法前處理過程是液-液萃取[8-11]，然后再采用分散固相萃取或凝膠滲透色譜法(GPC)凈化[9,14-17,27-28]。液-液萃取和GPC前處理步驟復雜，試劑消耗量大，樣品處理時間長，分散固相萃取吸附劑除脂效果有限，有時需要結合冷凍除脂肪的步驟，耗時較長。在本研究中，食用油采用正己烷稀釋后，直接進行固相萃取的富集和凈化，大大簡化樣品前處理的流程。同時，吸附劑能夠重復使用，節約了樣品分析的成本。驗證結果也表明該方法中7種農藥的在一定質量濃度范圍內線性相關性顯著，方法檢出限和定量限低、精確度高，能夠滿足食用油日常監管的需求。

4 結 論

本方法采用腐殖酸鍵合硅膠作為固相萃取的吸附劑，應用在食用玉米油中常見擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測基礎上，采用GC-ECD進行分離檢測。對上樣溶劑、解吸溶劑及吸附劑用量等相關因素進行優化。結果發現，本研究建立的方法具有操作簡單、快速、靈敏度高和檢出限低等優點，且腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱能重復使用7次，降低了樣品分析的成本，適用于玉米油中擬除蟲菊酯類農藥的常規快速檢測。